Расчет щек.
Наиболее напряженными являются точки сопряжения щек с шатунными шейками в плоскости кривошипа. Напряжения в этих точках возникают только от действия сил Ζ и Т на данном кривошипе, вследствие чего законы изменения напряжений на всех кривошипах одинаковы. Наибольшие значения напряжений возникают на щеках с наименьшей толщиной в Kj расположенных возле наиболее длинных коренных шеек.
Момент сопротивления кривошипа при изгибе:
При расчёте передней щеки, МПа:
При расчёте задней щеки, МПа:
Запасы прочности в расчётных точках щёк по нормальным напряжениям nσ, по касательным напряжениям nτ, и полный n находят по формулам:
где
- значения эффективных коэффициентов
концентрации
напряжений
принимаем
=1,75
и
=1,5
r=0,005 м - радиус галтельного перехода;
d=0,2 м - диаметр шатунной шейки;
=
=0,52 - масштабные коэффициенты.
Допускаемый запас прочности [n] =1,2….2.
Результаты расчета усталостной прочности элементов коленчатого вала представлены в таблице 8.4.
Таблица 8.4
Наименования элементов коленчатого вала |
Запасы прочности |
||
|
|
|
|
Коренная шейка |
− |
0,31 |
− |
Шатунная шейка |
2,76 |
1,73 |
1,42 |
Щека |
1,11 |
3,24 |
1,05 |
Заключение
В результате выполнения курсовой работы для дизеля 12Д49 был выполнен расчёт сил и моментов в отсеке дизеля, расчёт крутящих моментов, передаваемых коренными шейками, расчёт и построение годографов нагрузок на шатунные и коренные шейки, и подшипники коленчатого вала. Также в результате выполнения курсовой работы был выполнен расчёт неравномерности вращения коленчатого вала, расчёт показал, что неравномерность вращения коленчатого вала лежит в допускаемых пределах.
Был выполнен расчёт коленчатого вала на усталостную прочность. Расчёт показал, что все запасы прочности лежат в допустимых пределах для двигателя, данного класса, однако запасы прочности по недостаточны, поэтому необходимо выбирать сталь для двигателя подобного класса с большим .
14. Приложения. Расчет коренной шейки (только на кручение) Mкшi- набегающий момент, передаваемый расчетному колену со стороны передней части вала.
Mкш(i+1)=Mкшi +Mкрi сбегающий крутящий момент, передаваемый расчетным коленом следующему колену.
Mкш1=0
Mкш2= Mкр1;
Mкш3= Mкш2+ Mкр2;
Mкш4= Mкш3+ Mкр3;
Mкш5=Mкш4+Mкр4;
Рис.1 Схемы определения набегающих моментов на коренные шейки коленчатого вала
Приложение 1.
Таблица 1
2-я. Корен. шейка 3-я. Корен. шейка 4-я. Корен. шейка 5-я. Корен. шейка
φ |
Мкр1 |
Мкш2 |
φ |
Мкр2 |
Мкш3 |
φ |
Мкр3 |
Мкш4 |
φ |
Мкр4 |
Мкш5 |
0 |
0,00 |
0,00 |
180 |
0,00 |
0,00 |
540 |
0,00 |
0,00 |
360 |
0,00 |
0,00 |
10 |
-107,82 |
-107,82 |
190 |
-28,02 |
-135,84 |
550 |
-28,13 |
-163,97 |
370 |
284,70 |
120,73 |
20 |
-193,17 |
-193,17 |
200 |
-57,63 |
-250,80 |
560 |
-57,75 |
-308,55 |
380 |
571,96 |
263,41 |
30 |
-239,02 |
-239,02 |
210 |
-89,58 |
-328,60 |
570 |
-89,47 |
-418,07 |
390 |
505,97 |
87,90 |
40 |
-237,71 |
-237,71 |
220 |
-122,99 |
-360,70 |
580 |
-122,26 |
-482,96 |
400 |
332,02 |
-150,94 |
50 |
-192,40 |
-192,40 |
230 |
-154,87 |
-347,27 |
590 |
-152,87 |
-500,14 |
410 |
236,97 |
-263,17 |
60 |
-115,54 |
-115,54 |
240 |
-179,98 |
-295,52 |
600 |
-175,77 |
-471,29 |
420 |
208,89 |
-262,40 |
70 |
-25,03 |
-25,03 |
250 |
-191,59 |
-216,62 |
610 |
-183,79 |
-400,41 |
430 |
221,42 |
-178,99 |
80 |
60,86 |
60,86 |
260 |
-183,11 |
-122,25 |
620 |
-169,77 |
-292,02 |
440 |
248,89 |
-43,13 |
90 |
127,93 |
127,93 |
270 |
-150,61 |
-22,68 |
630 |
-129,77 |
-152,45 |
450 |
271,57 |
119,12 |
100 |
168,77 |
168,77 |
280 |
-95,56 |
73,21 |
640 |
-61,99 |
11,22 |
460 |
278,53 |
289,75 |
110 |
182,90 |
182,90 |
290 |
-26,73 |
156,17 |
650 |
23,88 |
180,05 |
470 |
266,55 |
446,60 |
120 |
175,00 |
175,00 |
300 |
39,80 |
214,80 |
660 |
114,44 |
329,24 |
480 |
238,37 |
567,61 |
130 |
152,23 |
152,23 |
310 |
83,08 |
235,31 |
670 |
191,38 |
426,69 |
490 |
199,66 |
626,35 |
140 |
121,75 |
121,75 |
320 |
82,01 |
203,76 |
680 |
236,83 |
440,59 |
500 |
156,44 |
597,03 |
150 |
89,09 |
89,09 |
330 |
23,21 |
112,30 |
690 |
238,31 |
350,61 |
510 |
113,33 |
463,94 |
160 |
57,50 |
57,50 |
340 |
-79,19 |
-21,69 |
700 |
192,68 |
170,99 |
520 |
72,86 |
243,85 |
170 |
28,01 |
28,01 |
350 |
-132,57 |
-104,56 |
710 |
107,57 |
3,01 |
530 |
35,45 |
38,46 |
180 |
0,00 |
0,00 |
360 |
0,00 |
0,00 |
720 |
0,00 |
0,00 |
540 |
0,00 |
0,00 |
190 |
-28,02 |
-28,02 |
370 |
284,70 |
256,68 |
10 |
-107,82 |
148,86 |
550 |
-28,13 |
120,73 |
200 |
-57,63 |
-57,63 |
380 |
571,96 |
514,33 |
20 |
-193,17 |
321,16 |
560 |
-57,75 |
263,41 |
210 |
-89,58 |
-89,58 |
390 |
505,97 |
416,39 |
30 |
-239,02 |
177,37 |
570 |
-89,47 |
87,90 |
220 |
-122,99 |
-122,99 |
400 |
332,02 |
209,03 |
40 |
-237,71 |
-28,68 |
580 |
-122,26 |
-150,94 |
230 |
-154,87 |
-154,87 |
410 |
236,97 |
82,10 |
50 |
-192,40 |
-110,30 |
590 |
-152,87 |
-263,17 |
240 |
-179,98 |
-179,98 |
420 |
208,89 |
28,91 |
60 |
-115,54 |
-86,63 |
600 |
-175,77 |
-262,40 |
250 |
-191,59 |
-191,59 |
430 |
221,42 |
29,83 |
70 |
-25,03 |
4,80 |
610 |
-183,79 |
-178,99 |
260 |
-183,11 |
-183,11 |
440 |
248,89 |
65,78 |
80 |
60,86 |
126,64 |
620 |
-169,77 |
-43,13 |
270 |
-150,61 |
-150,61 |
450 |
271,57 |
120,96 |
90 |
127,93 |
248,89 |
630 |
-129,77 |
119,12 |
280 |
-95,56 |
-95,56 |
460 |
278,53 |
182,97 |
100 |
168,77 |
351,74 |
640 |
-61,99 |
289,75 |
290 |
-26,73 |
-26,73 |
470 |
266,55 |
239,82 |
110 |
182,90 |
422,72 |
650 |
23,88 |
446,60 |
300 |
39,80 |
39,80 |
480 |
238,37 |
278,17 |
120 |
175,00 |
453,17 |
660 |
114,44 |
567,61 |
310 |
83,08 |
83,08 |
490 |
199,66 |
282,74 |
130 |
152,23 |
434,97 |
670 |
191,38 |
626,35 |
320 |
82,01 |
82,01 |
500 |
156,44 |
238,45 |
140 |
121,75 |
360,20 |
680 |
236,83 |
597,03 |
330 |
23,21 |
23,21 |
510 |
113,33 |
136,54 |
150 |
89,09 |
225,63 |
690 |
238,31 |
463,94 |
340 |
-79,19 |
-79,19 |
520 |
72,86 |
-6,33 |
160 |
57,50 |
51,17 |
700 |
192,68 |
243,85 |
350 |
-132,57 |
-132,57 |
530 |
35,45 |
-97,12 |
170 |
28,01 |
-69,11 |
710 |
107,57 |
38,46 |
360 |
0,00 |
0,00 |
540 |
0,00 |
0,00 |
180 |
0,00 |
0,00 |
720 |
0,00 |
0,00 |
370 |
284,70 |
284,70 |
550 |
-28,13 |
256,57 |
190 |
-28,02 |
228,55 |
10 |
-107,82 |
120,73 |
380 |
571,96 |
571,96 |
560 |
-57,75 |
514,21 |
200 |
-57,63 |
456,58 |
20 |
-193,17 |
263,41 |
390 |
505,97 |
505,97 |
570 |
-89,47 |
416,50 |
210 |
-89,58 |
326,92 |
30 |
-239,02 |
87,90 |
400 |
332,02 |
332,02 |
580 |
-122,26 |
209,76 |
220 |
-122,99 |
86,77 |
40 |
-237,71 |
-150,94 |
410 |
236,97 |
236,97 |
590 |
-152,87 |
84,10 |
230 |
-154,87 |
-70,77 |
50 |
-192,40 |
-263,17 |
420 |
208,89 |
208,89 |
600 |
-175,77 |
33,12 |
240 |
-179,98 |
-146,86 |
60 |
-115,54 |
-262,40 |
430 |
221,42 |
221,42 |
610 |
-183,79 |
37,63 |
250 |
-191,59 |
-153,96 |
70 |
-25,03 |
-178,99 |
440 |
248,89 |
248,89 |
620 |
-169,77 |
79,12 |
260 |
-183,11 |
-103,99 |
80 |
60,86 |
-43,13 |
450 |
271,57 |
271,57 |
630 |
-129,77 |
141,80 |
270 |
-150,61 |
-8,81 |
90 |
127,93 |
119,12 |
460 |
278,53 |
278,53 |
640 |
-61,99 |
216,54 |
280 |
-95,56 |
120,98 |
100 |
168,77 |
289,75 |
470 |
266,55 |
266,55 |
650 |
23,88 |
290,43 |
290 |
-26,73 |
263,70 |
110 |
182,90 |
446,60 |
480 |
238,37 |
238,37 |
660 |
114,44 |
352,81 |
300 |
39,80 |
392,61 |
120 |
175,00 |
567,61 |
490 |
199,66 |
199,66 |
670 |
191,38 |
391,04 |
310 |
83,08 |
474,12 |
130 |
152,23 |
626,35 |
500 |
156,44 |
156,44 |
680 |
236,83 |
393,27 |
320 |
82,01 |
475,28 |
140 |
121,75 |
597,03 |
510 |
113,33 |
113,33 |
690 |
238,31 |
351,64 |
330 |
23,21 |
374,85 |
150 |
89,09 |
463,94 |
520 |
72,86 |
72,86 |
700 |
192,68 |
265,54 |
340 |
-79,19 |
186,35 |
160 |
57,50 |
243,85 |
530 |
35,45 |
35,45 |
710 |
107,57 |
143,02 |
350 |
-132,57 |
10,45 |
170 |
28,01 |
38,46 |
540 |
0,00 |
0,00 |
720 |
0,00 |
0,00 |
360 |
0,00 |
0,00 |
180 |
0,00 |
0,00 |
550 |
-28,13 |
-28,13 |
10 |
-107,82 |
-135,95 |
370 |
284,70 |
148,75 |
190 |
-28,02 |
120,73 |
560 |
-57,75 |
-57,75 |
20 |
-193,17 |
-250,92 |
380 |
571,96 |
321,04 |
200 |
-57,63 |
263,41 |
570 |
-89,47 |
-89,47 |
30 |
-239,02 |
-328,49 |
390 |
505,97 |
177,48 |
210 |
-89,58 |
87,90 |
580 |
-122,26 |
-122,26 |
40 |
-237,71 |
-359,97 |
400 |
332,02 |
-27,95 |
220 |
-122,99 |
-150,94 |
590 |
-152,87 |
-152,87 |
50 |
-192,40 |
-345,27 |
410 |
236,97 |
-108,30 |
230 |
-154,87 |
-263,17 |
600 |
-175,77 |
-175,77 |
60 |
-115,54 |
-291,31 |
420 |
208,89 |
-82,42 |
240 |
-179,98 |
-262,40 |
610 |
-183,79 |
-183,79 |
70 |
-25,03 |
-208,82 |
430 |
221,42 |
12,60 |
250 |
-191,59 |
-178,99 |
620 |
-169,77 |
-169,77 |
80 |
60,86 |
-108,91 |
440 |
248,89 |
139,98 |
260 |
-183,11 |
-43,13 |
630 |
-129,77 |
-129,77 |
90 |
127,93 |
-1,84 |
450 |
271,57 |
269,73 |
270 |
-150,61 |
119,12 |
640 |
-61,99 |
-61,99 |
100 |
168,77 |
106,78 |
460 |
278,53 |
385,31 |
280 |
-95,56 |
289,75 |
650 |
23,88 |
23,88 |
110 |
182,90 |
206,78 |
470 |
266,55 |
473,33 |
290 |
-26,73 |
446,60 |
660 |
114,44 |
114,44 |
120 |
175,00 |
289,44 |
480 |
238,37 |
527,81 |
300 |
39,80 |
567,61 |
670 |
191,38 |
191,38 |
130 |
152,23 |
343,61 |
490 |
199,66 |
543,27 |
310 |
83,08 |
626,35 |
680 |
236,83 |
236,83 |
140 |
121,75 |
358,58 |
500 |
156,44 |
515,02 |
320 |
82,01 |
597,03 |
690 |
238,31 |
238,31 |
150 |
89,09 |
327,40 |
510 |
113,33 |
440,73 |
330 |
23,21 |
463,94 |
700 |
192,68 |
192,68 |
160 |
57,50 |
250,18 |
520 |
72,86 |
323,04 |
340 |
-79,19 |
243,85 |
710 |
107,57 |
107,57 |
170 |
28,01 |
135,58 |
530 |
35,45 |
171,03 |
350 |
-132,57 |
38,46 |
720 |
0,00 |
0,00 |
180 |
0,00 |
0,00 |
540 |
0,00 |
0,00 |
360 |
0,00 |
0,00 |
Приложение 2
1а.
Приложение 3
1б.
Приложение 4
1в.
Приложение 5
1г.
Рис. 1 а, б, в, г. Кривые набегающих моментов на коренные шейки коленчатого вала